电子教案-电子技术(第5版_付植桐)教学资源42550 第4章仿真实验：乙类推挽功率放大器

一、实验目的

１．测定乙类推挽放大器的直流负载线及静态工作点在直流负载线上的位置。２．测定乙类推挽放大器的交流负载线。

３．观察输出波形的交越失真，学习消除交越失真的方法。５．测量乙类推挽放大器的信号电压增益。７．测定放大器的效率。二、实验器材

６．测量乙类推挽功率放大器的最大不失真输出功率。４．测定最大不失真峰值输出电压，并比较测量值与估算值。

直流电源１台；数字万用表１只；信号发生器１台；示波器１台；电流表１只；２Ｎ３９０４ＮＰＮ晶体管１个；２Ｎ３９０６ＰＮＰ晶体管１个；二极管２个；１０μＦ电容２个；１００μＦ电容１个；１００Ω电阻１个；５．１ｋΩ电阻２个。

三、实验原理及实验线路

图Ｅ４．２是一个晶体管为零偏乙类推挽放大电路，如果把静态工作点设置得比截止区稍高一些，使放大器工作在甲乙类放大状态，就可有效地消除交越失真，图Ｅ４．３就是这种甲乙类推挽功率放大器的直流偏置电路，晶体管的集－射电压为

Ｕｃｅ１＝ＵＣＣ－ＵｅＵｃｅ＝ＵＣＣ／２ＩＣＯ＝

ＵｃｅｑＲＬ

Ｕｃｅ２＝Ｕｅ－０＝Ｕｅ

完整的乙类推挽功率放大电路如图Ｅ４．４所示，每个晶体管的直流负载线与横轴的交点为每个晶体管的Ｑ点将与截止点靠得很近。交流负载线将通过Ｑ点，与纵轴的交点为

式中，Ｕｃｅｑ＝ＵＣＣ／２。

用示波器测量输出电压峰值ＵｏＰ和输入电压峰值ＵｉＰ，便可求出放大器的电压增益为

Ａｕ＝

ＵｏＰＵｉＰ

电压有效值Ｕｏ为峰值ＵｏＰ的１／２，因此放大器的最大平均值输出功率Ｐｏ为

Ｕ２Ｕ２ｏｏＰ

Ｐｏ＝＝

ＲＬ２ＲＬ

ＰｏＰｅ

乙类放大器的效率η为最大平均输出功率Ｐｏ除以电源供给功率Ｐｅ，再乘以１００％

η＝

×１００％

１

式中，Ｐｅ＝ＵＣＣＩＣＣ，总电流ＩＣＣ＝ＩＣ＋（ＵＣＣ－Ｕｂ１）／Ｒｂ１。

四、实验步骤Ｅ４．３所示。

１．建立如图Ｅ４．２所示的实验电路，信号发生器和示波器按图需要进行设置，如图

图Ｅ４．２　乙类推挽放大电路图Ｅ４．３　乙类推挽放大电路信号

发生器的设置

画出交越失真的波形图。参考的仿真波形图如图Ｅ４．４所示。

２．单击仿真开关进行动态分析。注意观察示波器屏幕显示的输出波形有交越失真，

图Ｅ４．４　有交越失真乙类推挽功率放大器仿真波形图

３．建立如图Ｅ４．５所示的实验电路，数字万用表设置为直流电压挡。

然后用万用表分别测量节点ＵＢ２、ＵＥ和Ａ点电压，并记录电流表上的集电极电流读数ＩＣ。２

５．根据步骤４记录的电压值，分别计算两个晶体管的集－射极电压ＵＣＥ１和ＵＣＥ２。

４．单击仿真开关运行动态分析。当电路达到稳态后，记录晶体管ＶＴ１的基极偏压ＵＢ１。

图Ｅ４．５　甲乙类推挽功率放大器

６．画出直流负载线。根据步骤４测得的数据，确定静态工作点Ｑ。和ＲＬ的数值，在直流负载线的基础上画出交流负载线。

７．建立如图Ｅ４．６所示的实验电路，信号发生器和示波器按需要进行设置。根据ＵＣＥ

图Ｅ４．６　完整的乙类推挽功率放大器

信号电压，直至刚好出现削波失真，然后稍微减小一点输入，使削波现象消失。记录交流最大不失真输出电压和输入电压的峰值，同时记录直流集电极电流ＩＣ。

９．根据步骤８测出的电压，计算放大器的电压增益。

１０．根据步骤６作出的交流负载线和Ｑ点，估算出现削波前应该达到的最大不失真

３

８．单击仿真开关运行动态分析。注意观察输出波形不再出现交越失真。增大输入

交流输出电压的峰值。功率Ｐｏ。

１１．根据步骤８测出最大不失真交流峰值电压，计算负载ＲＬ获得的最大不失真输出１２．由电源电压ＵＣＣ、集电极电流ＩＣ和流过偏置电阻Ｒ１的电流（ＵＣＥ－ＵＢ１）／Ｒｂ１，计算１３．根据输出功率Ｐｏ和电源供给功率ＰＥ，计算放大器的效率η。五、思考题

１．图Ｅ４．２所示的电路产生交越失真的原因是什么？在电路中加进两个二极管ＶＤ１２．静态工作点Ｑ位于直流负载线的何处？也在交流负载线上吗？３．直流负载线和交流负载线之间有何关系？

４．实验中测得的最大不失真峰值输出电压与估算值比较，情况如何？５．乙类推挽放大器最大不失真输出功率的测量值与计算值比较，情况如何？

直流电压源供给功率ＰＥ。

和ＶＤ２起什么作用？

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